2×116m2燒結帶冷機余熱利用發電項目的實踐

衢州元立金屬制品有限公司 鄭祖強

1 2×116m2燒結機及帶冷機技改前生產狀況

衢州元立金屬制品有限公司（以下簡稱元立公司）現有2臺116m2燒結機及兩臺120m2帶冷機,燒結礦由配置鼓風機的帶冷機冷卻,每臺帶冷機配置4臺鼓風機，每臺鼓風機風量為21×104Nm3/h，風壓約為3200Pa，上述鼓風機的送風穿透帶冷機上礦料料層，礦料被冷卻到150～200℃后送入下一道工序。冷風和礦料換熱后變為150～400℃的熱廢氣，排向大氣，上述熱廢氣中含有的一定數量的礦物粉塵也隨之排向空中。燒結及帶冷機參數如表1、表2所示：

2 余熱利用發電項目方案選擇

為了積極響應國家節能減排政策號召，降低企業成本、各鋼鐵企業紛紛上馬燒結冷卻機余熱發電項目，燒結余熱主要分為以下兩種：

表1 燒結生產線技術參數

表2 帶冷機廢氣參數匯總表

第一種：以燒結礦在帶冷機或環冷機冷卻過程中產生的廢氣的余熱為熱源。

第二種：以燒結機主排大煙道尾部溫度較高的煙氣的余熱為熱源。

由于第一種熱源的溫度品位較高，高溫段廢氣溫度一般達300～400℃，配套的余熱利用設備也已經很成熟，成為目前國內大部分鋼鐵企業燒結工序余熱回收的主流方案；在第二種熱源的溫度品位較低，煙氣溫度一般為250～350℃，較難產生高溫蒸汽，且煙氣中含有較多的硫，一般在1000-3000mg/Nm3[2]，容易造成鍋爐及管道的腐蝕，使這種熱源在國內的鋼鐵企業中較少運用。

綜合考慮公司燒結機的技術參數、國內相關鍋爐及發電機組的技術水平和同行業燒結機余熱利用的運行情況，元立公司此次燒結機余熱利用發電項目只對2條帶冷機Ⅰ段、Ⅱ段冷卻燒結礦過程產生的煙氣進行利用。

3 項目工藝及熱能平衡計算

3.1 工藝原理

燒結帶冷余熱利用發電項目工藝示意圖見圖1。

該項目利用145℃左右的循環煙氣將高溫燒結礦在帶冷機Ⅰ段、Ⅱ段進行冷卻，使循環煙氣的溫度提升到350～400℃，然后將煙氣引入至雙溫雙壓余熱鍋爐進行熱交換，煙氣經沉降室除塵后重新由循環風機送至帶冷機Ⅰ段、Ⅱ段對燒結礦進行冷卻，形成煙氣閉路循環。雙溫雙壓余熱鍋爐利用循環煙氣的熱量將鍋爐給水加熱成兩種不同品質的蒸汽，中壓蒸汽送至雙溫雙壓補汽凝汽式汽輪作為主蒸汽，低壓蒸汽作為雙溫雙壓補汽凝汽式汽輪的補汽用，兩股蒸汽共同驅動雙溫雙壓補汽凝汽式汽輪發電機組發電。經汽輪機做功后的蒸汽由冷凝器冷凝后重新作為鍋爐給水。

帶冷煙氣的利用方案，擬采用煙氣循環系統，即：帶冷機排出的煙氣進入余熱鍋爐回收熱量，余熱鍋爐排出的約145℃煙氣再由增設的循環風機送入帶冷機冷卻礦料。循環風機采用高壓變頻裝置，減少自用電量。

圖1 燒結帶冷余熱利用發電項目工藝示意圖

余熱鍋爐蒸汽參數為31t/h、1.96MPa、350℃+13t/h、0.35MPa、215℃的雙壓雙溫余熱鍋爐，鍋爐采用雙通道煙氣進氣系統，高溫煙氣經高壓受熱面換熱，低溫煙氣經低壓受熱面換熱，高溫煙氣煙溫降至與低溫煙氣相當后，兩種煙氣混合再與其余的受熱面換熱，充分利用煙氣的不同品質，實現煙氣熱能的梯級利用。

3.2 余熱鍋爐及汽輪機發電機組技術參數

依據廢氣實測數據和蒸汽設計參數，本項目選用的余熱鍋爐和汽輪機技術參數如下表3和表4。

表3 余熱鍋爐技術參數

表4 汽輪發電機組技術參數

4 項目工藝先進性

該項目技術先進性主要體現在以下幾點：

1）采用雙壓低溫余熱鍋爐可以大幅提高余熱鍋爐的能量回收效率；

2）鍋爐采用的除塵系統可以大幅度減少廢氣中礦塵直接排空帶來的環境污染；

3）采用循環風機鼓風，使風溫提高了45℃，回收余熱量增加，發電量得到提高，并且熱風冷卻燒結礦可減少高溫礦料的急冷破碎現象，提高燒結礦料品質；

4）鍋爐煙道采用了特殊的保溫材料保溫，減少了進入鍋爐廢氣的熱損失；

5）采用新型補汽凝汽式汽輪機，提高了機組的熱效率；

6）鍋爐采用新型膜式壁機構，減少了廢氣粉塵對鍋爐的損傷，延長鍋爐使用壽命的同時，提高了鍋爐熱效率。

7）停止使用原燒結帶冷機Ⅰ、Ⅱ的冷卻風機，由鍋爐循環風機將鍋爐利用后的煙氣進行重新鼓入帶冷機Ⅰ、Ⅱ段，并對循環風機和循環水泵進行高壓變頻改造，大大降低了廠用電耗。

5 經濟分析

根據項目實際運行的情況分析，該余熱發電項目正常運行時發電負荷達6049kW，廠用電率平均約為1087 kW，則年經濟效益測算如下：

年經濟效益=（發電量-廠用電量）×年工作時間×外網購電單價

其中：年工作時間7200h，外網購電單價0.7元/kW.h

年經濟效益=（6049-1087）×7200×0.7=2500.85萬元

6 結束語

本項目根據燒結機的生產情況，合理的選擇余熱利用設備的參數，并對項目自身的重點用電設備做變頻改造工作，使項目的取得噸礦發電量達20.06kW/t礦、年對外供電量達3572.64萬kW.h的成績，為同行業在燒結余熱利用方面提供了借鑒的經驗。

[1]林金柱，三鋼燒結機余熱利用現狀及技術進展探討[J].節能，2010，(03)∶31-33

[2]余志杰.福建三鋼180m2燒結機煙氣循環流化床干法脫硫裝置[J].能源與環境，2008，（04）：66-68

[3]汪保平;吳朝剛;顧云松.馬鋼300m2燒結機帶冷煙氣余熱發電工程[J],燒結球團 2007（02）：9-10